EP2413357A2 - Leistungshalbleitermodul mit mindestens einer Positioniervorrichtung für ein Substrat - Google Patents

Leistungshalbleitermodul mit mindestens einer Positioniervorrichtung für ein Substrat Download PDF

Info

Publication number
EP2413357A2
EP2413357A2 EP11172452A EP11172452A EP2413357A2 EP 2413357 A2 EP2413357 A2 EP 2413357A2 EP 11172452 A EP11172452 A EP 11172452A EP 11172452 A EP11172452 A EP 11172452A EP 2413357 A2 EP2413357 A2 EP 2413357A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
power semiconductor
semiconductor module
housing
positioning device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11172452A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2413357A3 (de
Inventor
Marco Lederer
Rainer Popp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron GmbH and Co KG, Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Publication of EP2413357A2 publication Critical patent/EP2413357A2/de
Publication of EP2413357A3 publication Critical patent/EP2413357A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/4846Connecting portions with multiple bonds on the same bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/4847Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/3025Electromagnetic shielding

Definitions

  • the present invention relates to a compact power semiconductor module with a frame or cup-like housing and at least one substrate, which is arranged by means of an associated positioning device to this housing of the power semiconductor module.
  • the at least one substrate is arranged in an associated recess of the housing, wherein it is preferred that the substrate is centered in this To arrange recess.
  • the recess of the housing has at least one, but preferably at least three, positioning devices.
  • the at least one positioning device is assigned at least one, but preferably at least three, abutments for the central arrangement. In this case, this particular abutment may be formed as a stop element or as a separate positioning within the meaning of this invention.
  • the positioning device in one or more parts with the housing.
  • a plug connection each separately trained positioning with the housing providable.
  • Fig. 1 schematically shows a section of a first embodiment of a power semiconductor module according to the invention in a sectional view.
  • Fig. 2 schematically shows a section of a second embodiment of a power semiconductor module according to the invention in a sectional view.
  • Fig. 1 schematically a section of a first embodiment of a power semiconductor module (1) according to the invention with a substrate (30), which is here designed as a base plate (38) arranged thereon with a switching substrate (36).
  • the switching substrate (36) in turn consists of an insulating body with arranged on the first and second major surface metallic laminations, wherein the metallic lamination on the interior of the power semiconductor module facing major surface are structured in itself and thus forms insulated interconnects. From the strip conductors go auxiliary and load connection elements to the external connection of the power semiconductor module.
  • power semiconductor devices such as power diodes and / or power switches are usually arranged in the form of power transistors and connected to each other circuit.
  • the power semiconductor module (1) has a frame-like or cup-like housing (20) with a recess (200) in which the substrate (30) is arranged.
  • the substrate thus forms the housing bottom of the power semiconductor module (1).
  • a plurality of positioning devices (60) are provided in the recess (200) of the housing (20) as part of this housing, each in contact with associated side surfaces (300) of the substrate (30) ,
  • Fig. 2 schematically shows a detail of a second embodiment of a power semiconductor module (1) according to the invention in a sectional view.
  • the substrate (30) here as a switching substrate (36) without additional base plate (38, see. Fig. 1 )) educated.
  • at least one of the positioning devices (60) has an extension (64) which abuts against a surface (310), which faces the interior of the power semiconductor module, of a main surface of the substrate (30).
  • This extension (64) additionally has the task of allowing a positioning of the substrate (30) in the form of a stop orthogonal to the two basic positioning directions of the positioning devices (60).
  • the positioning devices (60), optionally together with the associated abutments (50), define the horizontal position of the substrate (30), while the extension (64) moves the substrate (30) in the direction of the interior of the power semiconductor module (1). prevented.
  • Fig. 3 shows a three-dimensional view of a third embodiment of a power semiconductor module according to the invention. Shown here is a part of a housing (20), which is formed here only as a holding frame and a recess (200) for receiving a substrate (30). This is shown reduced to explain the arrangement and function of the positioning devices (60).
  • the positioning devices (60) are provided in two embodiments, their concrete embodiment in the Fig. 4 or 6 is shown enlarged. Each of these positioning devices (60) has a resilient portion (68) and a contact element (62), which is provided here in each case with a chamfer (66). During assembly of the substrate (30) in the recess (200) of the housing (20), this serves to bias the positioning devices (60) without any further aids. After assembly, the positioning devices (60) are in contact with the contact surfaces (62) on the side surfaces (300, 302) of the substrate (30) and generate a frictional connection to the substrate (30) by means of the resilient sections (68) ), which experiences its counterforce by the opposite abutment (50). After assembly of the substrate (30), this is thus centered in the recess of the housing (20) for the further assembly process of the power semiconductor module and also for its operation.
  • FIG. 4 shows an additional recess (202) of the housing and herein in the direction of the substrate above a first embodiment of a positioning device.
  • This is integral with the housing, which in turn consists of a suitable plastic formed.
  • the resilient portion (68) is designed here as a movable web, to which the contact element (62) directly connected.
  • This contact element (62) has a contact surface (620) for frictional contact with a side face (300) of the substrate (30).
  • Fig. 5 shows a second embodiment of the positioning device (60) of the housing (20).
  • the resilient portion (68) is formed here as a spring clip, which preferably protrudes in the direction of the interior of the power semiconductor module, whereby a very compact design of the positioning device (60) is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Mounting Components In General For Electric Apparatus (AREA)
  • Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit einem rahmen- oder becherartigen Gehäuse und mit mindestens einer Ausnehmung für mindestens ein Substrat. Dieses Substrat ist nur als Schaltsubstrat oder als Grundplatte mit mindestens einem hierauf angeordneten Schaltsubstrat ausgebildet ist. Weiterhin weist das Gehäuse in dieser Ausnehmung mindestens eine Positioniervorrichtung mit einem federnden Abschnitt und einem Kontaktelement auf, wobei das mindestens eine Kontaktelement an einer zugeordneten Seitenfläche des Substrats kraftschlüssig anliegt und somit Druck hierauf ausübt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein kompaktes Leistungshalbleitermodul mit einem rahmen- oder becherartigen Gehäuse und mindestens einem Substrat, das mittels einer zugeordneten Positioniervorrichtung zu diesem Gehäuse des Leistungshalbleitermoduls angeordnet ist.
  • Einen Ausgangspunkt der Erfindung bilden Leistungshalbleitermodule, wie sie beispielhaft aus der EP 2 037 498 A1 bekannt sind. Diese offenbart ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat mit hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen sowie Hilfs- und Lastanschlusselementen. Ebenso ein Gehäuse mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Substrats. Eine Fixierung dieses Substrats zum Gehäuse erfolgt beispielsweise mittels einer Klebeverbindung.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind weiter Ausgestaltungen von Leistungshalbleitermodulen bekannt, die ebenso ein Gehäuse mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des Substrats aufweisen, wobei das Substrat in der Ausnehmung ausschließlich dadurch fixiert ist, dass das Gehäuse mit einer Vergußmasse gefüllt wird. Diese Vergußmasse ist beispielhaft als ein Silikongel ausgeführt, das sich nach dem Einfüllvorgang verfestigt und somit eine adhäsive Wirkung ausbildet, durch die das Substrat in der Ausnehmung des Gehäuses an dessen Rand haften bleibt.
  • Diese Verbindung mittels Vergußmasse, wie auch diejenige mittels eigener Klebeverbindung sind dahingehend nachteilig, dass das Substrat beim Verfestigen oder Aushärten die vorgesehene Lage einnehmen und eine gewisse Zeitspanne beibehalten muss. Eine präzise Positionierung des Substrats ist somit in einem üblichen Fertigungsprozess nur mit hohem Aufwand möglich. Zudem kann bei derartigen Befestigungen im Betrieb, induziert durch wechselnde Temperaturbelastung, die Verbindung teilweise unterbrochen werden, was möglicherweise zu Problemen bei der elektrischen Isolation des Substrats gegen einen Kühlkörper, auf dem das Leistungshalbleitermodul positioniert ist, führen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Leistungshalbleitermodul vorzustellen bei dem die Anordnung des Substrats in einem Gehäuse verbessert ist und die einer einfachen Montage zu einem Leistungshalbleitermodul zugänglich ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leistungshalbleitermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde mindestens eine dynamische Positioniervorrichtung im Gehäuse anzuordnen, welche eine kraftschlüssige Befestigung für ein Substrat ausbildet, wodurch Fertigungs- und Montagetoleranzen minimiert werden können.
  • Der erfinderische Gedanke geht aus von einem Leistungshalbleitermodul mit einem, vorzugsweise rahmen- oder becherartigen, Gehäuse und mindestens einem Substrat, das vorzugsweise zumindest teilweise eine Außenseite des Leistungshalbleitermoduls bildet. Ebenso kann das Gehäuse als ein Halterahmen in einem größeren leistungselektronischen Verbund sein und das Substrat hierzu geeignet angeordnet werden. Das Substrat selbst ist vorzugsweise als Schaltsubstrat oder als Grundplatte mit einem hierauf angeordneten Schaltsubstrat ausgebildet. Bekannte Schaltsubstrate sind hierbei beispielhaft IMS oder DCB Substrate, wobei das letztgenannte einen Isolierstoffkörper mit an dessen erster und zweiter Hauptfläche angeordneten metallischen Kaschierungen aufweist, und hierbei diejenige metallische Kaschierung, die dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandt ist in sich strukturiert ist und somit voneinander isolierte Leiterbahnen ausbildet. Auf den Leiterbahnen des Substrats ist mindestens ein Leistungshalbleitermodul angeordnet. Das Leistungshalbleitermodul weist gemäß dem Stand der Technik noch Leistungshalbleiterbauelemente sowie Anschluss- und Verbindungselemente auf, deren konkrete Ausgestaltung allerdings nicht relevant für die hier vorgestellte Anordnung des Substrats zum Gehäuse ist.
  • Erfindungsgemäß ist das mindestens eine Substrat in einer zugeordneten Ausnehmung des Gehäuses angeordnet, wobei es bevorzugt ist das Substrat mittig in dieser Ausnehmung anzuordnen. Hierzu weist die Ausnehmung des Gehäuses mindestens eine, vorzugsweise jedoch mindestens drei, Positioniervorrichtungen auf. Ebenso ist es bevorzugt, wenn der mindestens einen Positioniervorrichtung mindestens ein, vorzugsweise jedoch wiederum mindestens drei, Widerlager für die mittige Anordnung zugeordnet ist. Hierbei kann dieses jeweilige Widerlager als Anschlagelement oder auch als eigene Positioniervorrichtungen im Sinne dieser Erfindung ausgebildet sein.
  • Eine Positioniervorrichtung ihrerseits weist einen federnden Abschnitt und ein Kontaktelement auf. Der federnde Abschnitt dient der Druckausübung auf das Substrat, wodurch das Kontaktelement kraftschlüssig an diesem Substrat anliegt. Das Kontaktelement weist hierzu vorzugsweise eine Anphasung auf um bei der Montage des Substrats in der Ausnehmung des Gehäuses diese Montage leicht ausführen zu können. Durch diese Anphasung wird der federnde Abschnitt bei der Montage durch das Anordnen des Substrats selbständig vorgespannt.
  • Bei jeglicher Ausgestaltung der mindestens einen Positioniervorrichtung mit federndem Abschnitt und Kontaktelement entsteht durch diese Vorspannung ein kraftschlüssiger Kontakt des Kontaktelements mit einer zugeordneten Seitenfläche des Substrats, wobei dieses in der Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist.
  • Grundsätzlich ist es möglich, die Positioniervorrichtung einteilig oder mehrteilig mit dem Gehäuse auszugestalten. Bei einer mehrteiligen Anordnung ist beispielsweise eine Steckverbindung jeweils gesondert ausgebildeter Positioniervorrichtungen mit dem Gehäuse vorsehbar.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfläche eines Kontaktelements einer Positioniervorrichtung oder eines Anschlagelementes zum Substrat jeweils nur 5 von 100 der gesamten Seitenfläche des Substrats beträgt. Vorzugsweise sind die Positioniervorrichtungen derartig zur jeweiligen Seitenfläche des Substrats angeordnet, dass das Substrat nicht nur mittig in der Ausnehmung zu liegen kommt, sondern auch, dass Rotationskräfte auf das Substrat möglichst geringe Kraft auf die federnden Abschnitte der Positioniervorrichtung ausüben. Daher ist es beispielhaft bevorzugt einer ersten Seitenfläche eines Substrats eine Positioniervorrichtung mittig zu dieser Seitenfläche anzuordnen. Einer zweiten, zu dieser ersten orthogonalen, Seitenfläche sind dann zwei Positioniervorrichtungen derart zugeordnet, dass die Krafteinleitung möglichst nahe der Ecken des Substrats erfolgt.
  • Die Anzahl und Ausbildung der Positioniervorrichtungen sind abhängig vom Gewicht und der Größe des Substrats, so dass es zu keiner zu hohen Druckbeaufschlagung des Substrats führt und zugleich eine ausreichende Positionierkraft auf das Substrat ausgeübt wird.
  • Der erfinderische Gedanke wird anhand der Ausführungsbeispiele in den Fig. 1 bis Fig. 6 näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls in Schnittansicht.
  • Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls in Schnittansicht.
  • Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Positioniervorrichtungen erfindungsgemäßer Leistungshalbleitermodule.
  • Fig. 1 schematisch einen Ausschnitt einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls (1) mit einem Substrat (30), das hier als Grundplatte (38) mit einem hierauf angeordneten Schaltsubstrat (36) ausgebildet ist. Das Schaltsubstrat (36) seinerseits besteht aus einem Isolierstoffkörper mit an dessen erster und zweiter Hauptfläche angeordneten metallischen Kaschierungen, wobei die metallische Kaschierung auf der dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandten Hauptfläche in sich strukturiert sind und somit voneinander isolierte Leiterbahnen ausbildet. Von den Leiterbahnen gehen Hilfs- und Lastanschlusselemente zur externen Verbindung des Leistungshalbleitermoduls aus.
  • Auf den Leiterbahnen der Schaltsubstrate sind Leistungshalbleiterbauelemente, wie Leistungsdioden und / oder Leistungsschalter meist in Form von Leistungstransistoren angeordnet und miteinander schaltungsgerecht verbunden.
  • Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul (1) ein rahmen- oder becherartiges Gehäuse (20) mit einer Ausnehmung (200) auf, in der das Substrat (30) angeordnet ist. Das Substrat bildet hier somit den Gehäuseboden des Leistungshalbleitermoduls (1) aus. Zur vorzugsweise mittigen Anordnung des Substrats (30) sind in der Ausnehmung (200) des Gehäuses (20) als Teil dieses Gehäuses eine Mehrzahl von Positioniervorrichtungen (60) vorgesehen, die jeweils im Kontakt zu zugeordneten Seitenflächen (300) des Substrats (30) stehen.
  • Hierbei weisen die Positioniervorrichtung (60) jeweils vorzugsweise einen federnden Abschnitt (68) und ein Kontaktelement (62) mit einer Kontaktfläche (620, vgl. auch Fig. 4 bis 6) auf. Mittels des federnden Abschnitts (68) wird dieses Kontaktelement (62) mit seiner Kontaktfläche (620) gegen die Seitenfläche (300) des Substrats (30) gedrückt und liegt dauerhaft kraftschlüssig an dieser an. Es ist hierbei bevorzugt, wenn die Größe der Kontaktfläche (620) eines Kontaktelements (62) nicht mehr als 5 von 100 der Größe der zugeordneten Seitenfläche (300) beträgt.
  • Zur Aufnahme der Druckkraft, bzw. zum Aufbau einer Gegenkraft, weist das Gehäuse (20) auf der gegenüberliegenden Seite der Positioniervorrichtung (60) dieser zugeordnet mindestens ein Widerlager (50) auf. Durch geeignete Ausgestaltung der Positioniervorrichtung (60) wie auch des Widerlagers (50) ist es möglich das Substrat (30) kraftschlüssig mittig in der Ausnehmung (200) des Gehäuses (20) anzuordnen. Hierbei ist es vorteilhaft aber nur in wenigen Anwendungsfällen notwendig, wenn die durch die Positioniervorrichtung (60) aufgebrachte Kraft ausreichend ist das Substrat (30) in der Ausnehmung (200) ohne weitere Hilfsmittel zu halten.
  • Fig. 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer zweiten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls (1) in Schnittansicht. Im Gegensatz zur Ausgestaltung gemäß Fig. 1 ist hier das Substrat (30) hier als Schaltsubstrat (36) ohne zusätzliche Grundplatte (38, vgl. Fig. 1)) ausgebildet. Zudem weist hier mindestens eine der Positioniervorrichtungen (60) einen Fortsatz (64) auf, der an einer dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandten Fläche (310), einer Hauptfläche des Substrats (30), anliegt. Dieser Fortsatz (64) hat zusätzlich die Aufgabe eine Positionierung des Substrats (30) in Form eines Anschlags orthogonal zu den beiden grundlegenden Positionierrichtungen der Positioniervorrichtungen (60) zu gestatten. Die Positioniervorrichtungen (60), ggf. gemeinsam mit den zugeordneten Widerlagern (50) legen hierbei die horizontale Lage des Substrats (30) fest, während der Fortsatz (64) eine Bewegung des Substrats (30) in Richtung des Inneren des Leistungshalbleitermoduls (1) verhindert.
  • Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer dritten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls. Dargestellt ist hier ein Teil eines Gehäuses (20), das hier nur als ein Halterahmen ausgebildet ist und eine Ausnehmung (200) zur Aufnahme eines Substrats (30) aufweist. Dieses ist verkleinert dargestellt um die Anordnung und Funktion der Positioniervorrichtungen (60) zur erläutern.
  • An zwei orthogonal zueinander angeordneten Innenflächen des Gehäuses (20) sind jeweils zwei Positioniervorrichtungen (60) vorgesehen, während auf den jeweils gegenüber liegenden Innenflächen zugeordnete Widerlager (50) vorgesehen sind. Auf der längeren Seite sind hier drei auf der kürzeren nur zwei dieser Widerlager (50) vorgesehen. Diese Widerlager (50) sind als vom Rand vorstehende Nasen ausgebildet und weisen jeweils eine Kontaktfläche mit der zugeordneten Seitenfläche des Substrats (30) auf deren Größe maximal 5 von 100 derjenigen der zugeordneten Seitenfläche beträgt.
  • Die Positioniervorrichtungen (60) sind in zwei Ausgestaltungen, vorgesehen deren konkrete Ausgestaltung in den Fig. 4 bzw. 6 vergrößert dargestellt ist. Jede dieser Positioniervorrichtungen (60) weist einen federnden Abschnitt (68) und ein Kontaktelement (62) auf, das hier mit jeweils einer Anphasung (66) vorgesehen ist. Diese dient bei der Montage des Substrats (30) in der Ausnehmung (200) des Gehäuses (20) dazu die Positioniervorrichtungen (60) ohne weitere Hilfsmittel vorzuspannen. Nach der Montage liegen die Positioniervorrichtungen (60) mittels der Kontaktelemente (62) mit ihren Kontaktflächen (620) an den Seitenflächen (300, 302) des Substrats (30) an und erzeugen mittels der federnden Abschnitte (68) einen Kraftschluss zum Substrat (30), der durch die gegenüberliegenden Widerlager (50) seine Gegenkraft erfährt. Nach der Montage des Substrats (30) ist dieses somit für den weiteren Montageprozess des Leistungshalbleitermoduls und auch für dessen Betrieb mittig in der Ausnehmung des Gehäuses (20) zentriert.
  • Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Positioniervorrichtungen erfindungsgemäßer Leistungshalbleitermodule. Fig. 4 zeigt eine zusätzliche Freisparung (202) des Gehäuses und hierin in Richtung des Substrats vorstehend eine erste Ausgestaltung einer Positioniervorrichtung. Diese ist einstückig mit dem Gehäuse, das seinerseits aus einem geeigneten Kunststoff besteht, ausgebildet. Der federnde Abschnitt (68) ist hier als beweglicher Steg ausgebildet, an den das Kontaktelement (62) direkt anschließt. Dieses Kontaktelement (62) weist eine Kontaktfläche (620) zum kraftschlüssigen Kontakt mit einer Seitenfläche (300) des Substrats (30) auf. Zur leichteren Anordnung von Gehäuse (20) mit Positioniervorrichtung (60) und Substrat (30) zueinander weist das Kontaktelement (62) die bereits beschriebene Anphasung (66) auf.
  • Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Positioniervorrichtung (60) des Gehäuses (20). Der federnde Abschnitt (68) ist hierbei als Federbügel ausgebildet, der vorzugsweise in Richtung des Inneren des Leistungshalbleitermoduls ragt, wodurch eine sehr kompakte Ausgestaltung der Positioniervorrichtung (60) erzielt wird.
  • Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Positioniervorrichtung (60) des Gehäuses (20). Hierbei ist der federnde Abschnitt (68) wellenartig ausgebildet, wodurch eine höher Federkraft und gleichzeitig ein größerer Bewegungsbereich des Kontaktelements erreicht werden.

Claims (8)

  1. Leistungshalbleitermodul (1) mit einem rahmen- oder becherartigen Gehäuse (20) mit mindestens einer Ausnehmung (200) für mindestens ein Substrat (30), das als Schaltsubstrat (36) oder als Grundplatte (38) mit mindestens einem hierauf angeordneten Schaltsubstrat (36) ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (20) in dieser Ausnehmung (200) mindestens eine Positioniervorrichtung (60) mit einem federnden Abschnitt (68) und einem Kontaktelement (62) aufweist, wobei das mindestens eine Kontaktelement (62) an einer zugeordneten Seitenfläche (300, 302) des Substrats (30) kraftschlüssig anliegt und somit Druck hierauf ausübt.
  2. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1,
    wobei das Kontaktelement (60) quasi punktuell mit einer Kontaktfläche (620) von weniger als 5 von 100 der zugeordneten Seitenfläche (300, 302) an dieser anliegt.
  3. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1,
    wobei der mindestens einen Positioniervorrichtung (60) einer Seite mindestens ein Widerlager (50) an einer gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung (200) des Gehäuses (20) zugeordnet ist und dieses als Anschlagelement ausgebildet ist.
  4. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1,
    wobei der mindestens einen Positioniervorrichtung (60) einer Seite mindestens ein Widerlager (50) an einer gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung (200) des Gehäuses (20) zugeordnet ist, das ebenfalls als Positioniervorrichtung (60) ausgebildet ist.
  5. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1,
    wobei mindestens eine Positioniervorrichtung (60) einen Fortsatz (64) aufweist, der an einer dem Inneren des Leistungshalbleitermoduls zugewandten Fläche (310) einer Hauptfläche des Substrats (30) anliegt.
  6. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1,
    wobei einer ersten Seitenfläche (300) des Substrats (30) eine Positioniervorrichtung (60) und einer zweiten hierzu orthogonalen Seitenfläche (302) des Substrats (3) zwei Positioniervorrichtung (60) zugeordnet sind.
  7. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1,
    wobei das Kontaktelement (62) auf seiner dem Substrat (30) zugewandten Seite eine Anphasung (66) aufweist.
  8. Leistungshalbleitermodul (1) nach Anspruch 1,
    wobei die mindestens eine Positioniervorrichtung (60) und das Gehäuse (20) einstückig aus einem isolierenden Kunststoff ausgebildet sind.
EP11172452.2A 2010-07-30 2011-07-04 Leistungshalbleitermodul mit mindestens einer Positioniervorrichtung für ein Substrat Withdrawn EP2413357A3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010038723.1A DE102010038723B4 (de) 2010-07-30 2010-07-30 Leistungshalbleitermodul mit mindestens einer Positioniervorrichtung für ein Substrat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2413357A2 true EP2413357A2 (de) 2012-02-01
EP2413357A3 EP2413357A3 (de) 2015-01-28

Family

ID=44877838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11172452.2A Withdrawn EP2413357A3 (de) 2010-07-30 2011-07-04 Leistungshalbleitermodul mit mindestens einer Positioniervorrichtung für ein Substrat

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2413357A3 (de)
KR (1) KR101847652B1 (de)
CN (1) CN102347289B (de)
BR (1) BRPI1103846A2 (de)
DE (1) DE102010038723B4 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102829B4 (de) 2013-03-20 2017-10-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Anordnung hiermit
DE102013104950B3 (de) * 2013-05-14 2014-04-30 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Anordnung hiermit
CN106252291B (zh) * 2016-09-25 2018-09-14 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种集成电路挤压式封装装置
JP7045975B2 (ja) * 2018-11-20 2022-04-01 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2037498A1 (de) 2007-09-11 2009-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Hochwärmebeständiges Leistungshalbleitermodul

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004128510A (ja) * 2002-10-05 2004-04-22 Semikron Elektron Gmbh 向上された絶縁強度を有するパワー半導体モジュール
TW559358U (en) * 2003-03-19 2003-10-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Electrical connector assembly
US7019390B2 (en) * 2004-02-03 2006-03-28 Visteon Global Technologies, Inc. Silicon nitride insulating substrate for power semiconductor module
JP4624881B2 (ja) * 2005-07-29 2011-02-02 Tdk株式会社 電源装置および筐体
CN201041911Y (zh) * 2007-03-23 2008-03-26 富士康(昆山)电脑接插件有限公司 电连接器
US9373563B2 (en) * 2007-07-20 2016-06-21 Infineon Technologies Ag Semiconductor assembly having a housing
US8237260B2 (en) * 2008-11-26 2012-08-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with segmented base plate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2037498A1 (de) 2007-09-11 2009-03-18 Siemens Aktiengesellschaft Hochwärmebeständiges Leistungshalbleitermodul

Also Published As

Publication number Publication date
CN102347289B (zh) 2016-02-10
DE102010038723A1 (de) 2012-02-02
DE102010038723B4 (de) 2014-08-14
KR20120012406A (ko) 2012-02-09
CN102347289A (zh) 2012-02-08
BRPI1103846A2 (pt) 2012-12-18
KR101847652B1 (ko) 2018-04-10
EP2413357A3 (de) 2015-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014106570B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit Schalteinrichtung und Anordnung hiermit
EP0597254B1 (de) Schaltungsanordnung für Leistungshalbleiterbauelemente
EP1830404B1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102017109706B3 (de) Leistungselektronische Anordnung mit Gleichspannungsverbindungselement
EP2804210A1 (de) Leistungselektronische Schalteinrichtung und Anordnung hiermit
DE102009037257B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit Schaltungsträger und Lastanschlusselement sowie Herstellungsverfahren hierzu
EP1429385B1 (de) Gehäuse für Leistungshalbleitermodule
EP2566308B1 (de) Verfahren zur Bestückung einer Leiterplatte
EP1818982A2 (de) Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
EP3273474A1 (de) Leistungselektronische schalteinrichtung, anordnung hiermit und verfahren zur herstellung der schalteinrichtung
EP3273473A1 (de) Leistungselektronische schalteinrichtung, anordnung hiermit und verfahren zur herstellung der schalteinrichtung
DE102010038723B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit mindestens einer Positioniervorrichtung für ein Substrat
DE102017107117B3 (de) Leistungshalbleitermodul mit Schalteinrichtung und Anordnung hiermit
DE102010041892A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit einem Grundmodul und einem Verbindungsmodul
EP1825511B1 (de) Halbleiterschaltmodul
DE10100460A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit Gehäuse und Anschlußelementen
DE102011078806B4 (de) Herstellungsverfahren für ein leistungselektronisches System mit einer Kühleinrichtung
WO2016146613A1 (de) Elektronische steuervorrichtung
DE102014116058B3 (de) Leistungshalbleitereinrichtung
DE102017117667B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit einer auf eine Schalteinrichtung einwirkenden Druckeinrichtung
DE102013102828B4 (de) Leistungsbaugruppe mit einer als Folienverbund ausgebildeten Verbindungseinrichtung
DE102010041849A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit einem Grundmodul und einem Verbindungsmodul
EP3499563B1 (de) Leistungshalbleitermodul und verfahren zur kraftschlüssigen anordnung eines leistungshalbleitermoduls
EP1950807A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit Druckkörper
DE102014101022B3 (de) Leistungshalbleitereinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: H01L 23/373 20060101ALI20141223BHEP

Ipc: H01L 23/02 20060101ALI20141223BHEP

Ipc: H01L 23/053 20060101ALI20141223BHEP

Ipc: H01L 25/07 20060101AFI20141223BHEP

Ipc: H01L 23/04 20060101ALI20141223BHEP

17P Request for examination filed

Effective date: 20141015

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20150515